近兩年,全球遭遇巨大的晶片危機,各大晶片代工廠即便把所有產線的產能拉滿,也難以滿足市場的需求,導致晶片價格一路飆升,狂漲數十倍。台積電和三星作為目前全球排名前二的晶片代工廠,更是在這兩年中賺得滿滿,哪怕台積電不斷提高晶片代工價格,訂單還是接到手軟。特別是下半年3nm工藝量產,更是可能給台積電帶來巨幅的營收增長。
近日傳出台積電3nm製程完成技術研發及試產工作後,第三季度下旬投片量就會開始拉升,第四季度的月投片量將達到千片以上水準,進入到量產階段。以目前的情況來看,3nm初期良品率表現比之前的5nm的初期更好,明年即可穩定量產,並開始貢獻營收。蘋果作為台積電最大客戶,將率先嘗鮮,據傳M2 Pro就將基於3nm技術打造。
三星作為台積電的老對手自然不會示弱,7月份就已宣佈3nm量產並正式出貨,比台積電還早。如今,兩大晶片代工廠先後邁入到3nm時代,宣告著兩家之間的最終戰即將拉響。三星為了搶到台積電的訂單,更是豪擲50000億韓元擴產4nm技術,希望拿到高通、AMD、NVIDIA等大廠的訂單。
台積電和三星之間的競爭已持續了近十年,三星這次能否如願借助3nm實現彎道超車,一舉趕超台積電呢?答案可能很快就會揭曉。
台積電、三星的歷史恩怨
台積電和三星作為晶片代工廠,自身其實是不會進入晶片研發或銷售領域,以避免和客戶之間形成競爭。所以,他們最主要的賺錢方式,得依靠蘋果、AMD、高通等晶片製造商提供的代工訂單。其中,蘋果毫無疑問是最大的客戶,每年僅iPhone產品可能就需要2億枚以上晶片,如今再加上M系列,晶片需求量非常誇張。誰能拿下蘋果的晶片訂單,就意味著你的營收有穩定的保障,而這也真是台積電和三星爭奪的目標。
早年,三星其實佔據了絕對的優勢。2007年賈伯斯發佈第一代iPhone時,使用的正是從三星採購的ARM架構晶片。後續搭載於iPhone 4、iPhone 4s、iPhone 5、iPhone 5s/5c身上的A4、A5、A6、A7晶片也均由三星代工,那時候還沒有台積電什麼事。
而轉折點出現在2011年,因為三星自己也從事手機研發和銷售業務,且是全球最大的手機廠商,如此一來就與蘋果在智慧型手機市場上有了競爭關係。
當時,蘋果在美國對三星提起訴訟,認為三星第一代Galaxy手機與iPhone長得太像了,侵犯了蘋果的若干專利,要求賠償10.5億美元。三星自然是不服氣,兩家就這樣互相拉扯,直到2018年6月雙方才達成和解。
蘋果與三星鬧官司,蘋果自然不願意繼續找三星代工,所以從2011年起就開啟了「去三星化」。本來A5、A6和A7晶片都準備找其他廠商代工,但當時的台積電工藝製程不如三星,良品率也遠不及預期,蘋果只能繼續選擇三星,直到2014年推出的A8晶片,才全部轉由台積電代工。
台積電能順利從三星手中搶到蘋果的訂單,一方面是蘋果急著尋找可替代的代工商,給台積電製造了很大的機會。另一方面是台積電在20nm製程上取得重大突破,良品率大幅提升,而三星的20nm製程表現不佳,關鍵問題遲遲無法解決,良品率滿足不了蘋果的要求。正是這樣的天時地利,讓台積電成功抱到了蘋果這條大腿。
大客戶被搶三星自然很不爽,於是決定不搞20nm,選擇直接從28nm跳到14nm,對台積電的16nm形成反超。所以,在2015年的A9晶片上,蘋果又重新分給三星一部分訂單,於是出現台積電代工和三星代工兩種版本。理論上,三星14nm表現應該是優於台積電16nm,但消費者的口碑卻完全相反,很多人都擔憂買到三星代工的版本。
這次的失利,讓三星徹底失去蘋果的代工訂單,之後的A10、A11、A12,以及今年的A16均由台積電代工,製程也從2015年的16nm,穩步提升到4nm。
三星確實也在緊追台積電的步伐,去年也量產了4nm晶片,高通驍龍8 Gen1就是基於三星4nm生產。但實際表現大家都有目共睹,以至於下半年的驍龍8+ Gen1緊急轉為台積電4nm代工,這才強行挽回了高通的口碑和市場地位。
在晶片代工賽道上,三星的起點領先了台積電好幾步,但奈何中期連續多次失利,才讓台積電一步步實現反超,直至今日的大幅領先。台積電飛快的崛起,打亂了三星技術的節奏,以至於出現了一代拖垮一代的局面。經過多年的積累,三星和台積電同一代製程技術之間也存在明顯的性能差距,想要追趕甚至反超,難度確實不小。
三星最後的「背水一戰」
其實,三星也清楚自己與台積電之間存在這技術差距,所以想要對台積電形成反超,就必須拿出更強的「殺手鐧」。據官方介紹,三星3nm工藝採用了更加先進的GAA環繞柵極電晶體,領先於台積電的FinFET技術。與目前的7nm工藝相比,三星3nm GAA技術的邏輯面積效率提高45%、性能提升35%、功耗降低50%。如果從紙面參數上看,三星3nm確實要強於台積電的3nm,但實際表現如何暫時還未知,希望2015年的情況不會再重演。
經歷了前幾年的連續失利,三星幾乎把追趕台積電的全部希望都押注在3nm技術上。早在2019年,台積電剛推出第二代7nm技術時,三星就在佈局3nm GAA,與新思科技合作完成了3nm晶片的設計研發。儘管量產時間從2021年延後到2022年,但終究是趕在台積電之前實現量產。可以說,3nm相當於三星最後的「背水一戰」,如果能一舉追趕台積電,或許未來有機會形成雙雄爭霸的局面。否則,台積電將徹底壟斷全球先進工藝晶片產能,因為接下來的2nm更艱難,即便能量產也是三四年後的事情了。
TrendForce公佈的資料顯示,2022年一季度台積電在晶圓代工市場的市佔率高達53.6%,三星排名第二但市佔率僅16.3%,差距還是相當遙遠的。三星3nm工藝雖然率先實現量產,但高通、AMD、NVIDIA等客戶是否會採用還不得而知,更別說從台積電搶回蘋果的訂單了。可見,即便三星實現對台積電的反超,也挺難挽回當前的市場局面,畢竟兩者的差距真的太大了。
如今,全球半導體產業進入到高速發展階段,先進工藝必然是最關鍵的技術儲備。但說句實話,真正需要用到5nm、3nm工藝製程的晶片產品其實少之又少,每年也就只在手機晶片上看到。英特爾12代處理器用的還是10nm技術,AMD即將推出的Ryzen7000系列,也才剛剛用上5nm技術。而這樣的晶片性能已完全滿足消費者的日常使用需求,大家對3nm乃至更先進技術其實沒有想像中的那麼迫切。
3nm確實能顯著提升手機晶片的性能及能耗,但目前的手機處理器的性能早已嚴重過剩,堆砌更多的性能也難以發揮利用。一味地追求製程的進步,其實只是讓紙面資料看起來更華麗一些,並不能為使用者的實際體驗帶來多大的提升。並且,處理器使用更先進的製程,也意味著其製造成本更高,手機的價格也就更貴,這部分代價都需要消費者去承擔。
台積電、三星在3nm製程的競爭,更多還是在向行業展示自己的技術實力,以鞏固企業在行業和市場中的地位,提高影響力。真正需要用上3nm製程的產品真的很少,電動汽車上大量的晶片其實28nm就足以滿足需求。三星3nm如果能成,往後5nm、7nm的訂單自然也會相應增加,對提高市佔率有巨大幫助,就看三星能否打贏這場翻身仗了。
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